充電器和適配器是我們生活中非常常見(jiàn)的產(chǎn)品，我們很多人可能只知道這些產(chǎn)品是用來(lái)充電的，但是可能不知道具體是如何實(shí)現(xiàn)充電的，本文就帶大家詳細(xì)了解一下。

最早的電源都是SSR類型的，也就是副邊反饋。在早期的消費(fèi)類市場(chǎng)的適配器應(yīng)用上，大部分采用SSR架構(gòu)（Secondary Side Regulator）的拓樸方案。隨著技術(shù)的發(fā)展，很多企業(yè)為了把電源體積做更小，研發(fā)出來(lái)了PSR類型的電源，也叫原邊反饋類型，這類電源逐漸成為主流。

近日，國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的電源芯片廠商芯茂微電子發(fā)布了詳細(xì)的驅(qū)動(dòng)BJT自供電PSR方案的可靠性數(shù)據(jù)說(shuō)明，在15W以下的功率段中，性能指標(biāo)以及可靠性已經(jīng)和驅(qū)動(dòng)MOS的方案持平。與MOSFET相比，雙極性結(jié)式晶體管（BJT）在成本上有很大的優(yōu)勢(shì)。新的技術(shù)方案在幫助工程師提升充電器和適配器產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)方面有著很好的幫助，是方案商進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新的優(yōu)先選擇。

據(jù)了解，芯茂微電子的多項(xiàng)專利通過(guò)大幅優(yōu)化BJT開(kāi)關(guān)特性，不但極大的提高了基于BJT的電源方案的可靠性，還提升了工程師在設(shè)計(jì)和制造中選擇BJT晶體管的靈活性。下面，小編帶大家來(lái)了解芯茂微驅(qū)動(dòng)BJT電源方案的特性與技術(shù)創(chuàng)新。

1、改良和提升BJT的耐壓特性：

當(dāng)三極管的基極B開(kāi)路狀態(tài)時(shí)，由C極到B極的漂移電流會(huì)全部注入E極；這部分漂移電流會(huì)由于放大作用引起更大的集電極電流，造成三極管損壞。芯茂微LP3716XX系列產(chǎn)品采用自有專利，在內(nèi)部B、E腳位之間始終有電阻連接（即使在Vcc還未通電時(shí)），使BJT的CE間耐壓非常接近BVces=700V。

2、開(kāi)啟、導(dǎo)通、關(guān)斷階段獨(dú)特技術(shù)

BJT開(kāi)啟階段

LP3716XX系列采用了自有專利的過(guò)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)；在開(kāi)通功率BJT的起始階段，會(huì)用一個(gè)比較大的過(guò)驅(qū)動(dòng)電流Ibpk來(lái)快速打開(kāi)功率管，以降低損耗。

BJT導(dǎo)通階段

功率BJT開(kāi)通后，功率管的導(dǎo)通損耗除了和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原邊峰值電流有關(guān)外，與自身的導(dǎo)通時(shí)刻VCE也強(qiáng)相關(guān)。為了提高驅(qū)動(dòng)效率，LP3716XX系列還采用了專利的斜波驅(qū)動(dòng)：可以保證VCE的導(dǎo)通電壓基本維持在0.2V以內(nèi)，減小導(dǎo)通損耗。功率BJT的hFE是正溫特性，當(dāng)IC=0.7A左右的時(shí)候，高溫時(shí)會(huì)增加25%左右（如下圖所示）。

▲ 某款三極管的直流增益以及溫度特性

因此，溫度越高，同等驅(qū)動(dòng)電流（芯片驅(qū)動(dòng)電流接近零溫）情況下的VCE會(huì)越低，導(dǎo)通損耗越小。

BJT關(guān)斷階段

1、BJT關(guān)斷損耗集中在交越部分tc，并且估算出BJT的關(guān)斷損耗計(jì)算如下：

2、為了得到較低的關(guān)斷損耗，減少溫升，增加可靠性，從驅(qū)動(dòng)角度的優(yōu)化，就需要盡可能的減小交越時(shí)間tc。

3、如下圖所示，LP3716XX系列采用了兩項(xiàng)技術(shù)來(lái)減小此時(shí)間：

▲ LP3716XXX系列的驅(qū)動(dòng)波形

1）斜波驅(qū)動(dòng)電流的峰值IB與原邊峰值電流IC成正比關(guān)系；

2）采用預(yù)關(guān)斷技術(shù)，提前將驅(qū)動(dòng)電流減小為IBHOLD，保證可以快速關(guān)斷；

芯茂微的BJT在正偏/反偏下均在安全工作區(qū)內(nèi)，可確保BJT不會(huì)損壞。

BJT正偏（飽和狀態(tài)）下的安全區(qū)

下圖為某2款三極管正偏時(shí)的SOA圖。

通過(guò)前面LP3716XX系列的BJT驅(qū)動(dòng)過(guò)程可以看到，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，功率BJT都是在SOA的范圍并有足夠的裕量：比如原邊峰值電流IC 《 1A；原邊開(kāi)通時(shí)間TONP 《 20us;開(kāi)通后的VCE 《 0.2V。

BJT反偏狀態(tài)下的安全區(qū)

下圖為某2款三極管反偏狀態(tài)下的SOA圖。

LP3716XX系列在關(guān)閉功率BJT的瞬間，Base電壓會(huì)下拉到0V，而此時(shí)的Emitter電壓，由于原邊峰值電流緩慢下降，所以VCE 》 0V。對(duì)于此時(shí)的功率BJT，BE之間會(huì)有一個(gè)反偏電壓的存在，并且會(huì)有一個(gè)大約-1V逐漸變?yōu)?V的過(guò)程。LP3716XX系列在此狀態(tài)下，也都在安全區(qū)內(nèi)并有足夠的裕量：比如原邊峰值電流IC 《 1A for 13005。

據(jù)相關(guān)工程師對(duì)小編介紹，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的可靠性試驗(yàn)證明，芯茂微驅(qū)動(dòng)BJT方案的可靠性，已和驅(qū)動(dòng)MOS方案可靠性持平。

應(yīng)用剖析

芯茂微驅(qū)動(dòng)BJT方案的自研LP3716X系列芯片

以芯茂微自研的LP3716X系列芯片為例，這是一款高性能隔離型適配器和充電器的控制芯片。通過(guò)原邊側(cè)的電流和電壓檢測(cè)實(shí)現(xiàn)恒流和恒壓功能，內(nèi)置環(huán)路穩(wěn)定性補(bǔ)償，可以省略TL431 和光電耦合器。

據(jù)悉，LP3716X系列通過(guò)設(shè)定外部的分壓電阻和變壓器原副邊匝比來(lái)實(shí)現(xiàn)恒壓和恒流輸出功能。同時(shí)在帶輸出電纜的適配器或充電器應(yīng)用中，為了實(shí)現(xiàn)更好的輸出電壓調(diào)整率，LP3716X系列內(nèi)置輸出線纜壓降補(bǔ)償功能，可以通過(guò)設(shè)定 FB 上電阻的值來(lái)調(diào)節(jié)輸出線纜補(bǔ)償值。

在恒壓調(diào)制階段，為了得到更好的平均效率和音頻特性，LP3716X系列芯片采用了包含 PFM/PWM 的多模式控制，在重載時(shí)，芯片工作在 PFM 和谷底導(dǎo)通區(qū)域，得到高效率和 優(yōu)異的EMI 特性；中載時(shí)，為了得到更好的音頻特性，系統(tǒng)工作在 PWM 調(diào)制；輕載時(shí)，工作在低頻 PFM 并降低驅(qū)動(dòng)電流以提升平均效率。

LP3716X系列芯片集成了多種重啟的保護(hù)功能，包括VCC 過(guò)壓/欠壓保護(hù)，F(xiàn)B 電阻開(kāi)短路保護(hù)，輸出短路保護(hù)，輸出電壓過(guò)壓保護(hù)和過(guò)溫保護(hù)等。

LP3716X系列芯片采用 SOP8 封裝，集成 BJT，適用于 12W及以下隔離方案。產(chǎn)品應(yīng)用在機(jī)頂盒、藍(lán)牙音箱、手機(jī)、無(wú)繩電話、PDA、MP3 和其它便攜式設(shè)備等的適配器、充電器等，滿足企業(yè)的線性電源和 RCC 開(kāi)關(guān)電源升級(jí)換代需求。

據(jù)小編了解到，芯茂微電子在2019年6月推出過(guò)第二代極簡(jiǎn)自供電系列PSR產(chǎn)品，專利自供電技術(shù)，該技術(shù)具有外圍電路極簡(jiǎn)，專利自供電及驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)，專有抖頻及ESD防護(hù)技術(shù)，高精度的CC/CV，保護(hù)功能全面等特點(diǎn)，產(chǎn)品一經(jīng)推出就備受市場(chǎng)關(guān)注，好評(píng)如潮。

隨著國(guó)內(nèi)中小功率AC-DC隔離電源日趨成熟，電源制造商對(duì)功率密度、效率、性能和價(jià)格提出了更高要求，芯茂微的最新驅(qū)動(dòng)BJT方案的自研LP3712X系列、LP3713X系列、LP3714X系列、LP3715X系列、LP3716X系列以及LP3667X系列芯片在滿足客戶對(duì)小體積和高效率產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求上，還省了不少的器件和結(jié)構(gòu)成本，好用又好省，是方案選型的不二選擇。

如今，芯茂微電子持續(xù)創(chuàng)新，不斷優(yōu)化產(chǎn)品技術(shù)方案，讓工程師設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單、更高效，提高產(chǎn)品性能，為企業(yè)降本增效。

期待芯茂微的不斷創(chuàng)新，為我們帶來(lái)更好的產(chǎn)品。